镉污染土壤上偏施氮磷钾肥对蕹菜产量及镉积累的影响

杜应琼，疏仁宗，王富华*，文典，赵沛华，徐爱平，李富荣

1. 广东省农业科学院农产品公共监测中心，广东 广州 510640；2. 农业部农产品质量安全风险评估实验室，广东 广州 510640；3. 农业部农产品质量安全检测与评价重点实验室，广东 广州 510640

镉污染土壤上偏施氮磷钾肥对蕹菜产量及镉积累的影响

杜应琼1,2,3，疏仁宗1，王富华1,2,3*，文典1,2，赵沛华1,2,3，徐爱平1,2,3，李富荣1,2,3

1. 广东省农业科学院农产品公共监测中心，广东 广州 510640；2. 农业部农产品质量安全风险评估实验室，广东 广州 510640；3. 农业部农产品质量安全检测与评价重点实验室，广东 广州 510640

为了研究偏施化肥对Cd污染区蔬菜产量和Cd含量的影响，取韶关矿区典型Cd污染菜地土壤和蔬菜品种蕹菜（Ipomoea aquatic），通过盆栽试验，在Cd1（4.0 mg·kg-1）和Cd2（8.0 mg·kg-1）2种土壤Cd污染水平下，设置CK、单倍（NPK）、双倍N(2NKP)、双倍P（N2PK）和双倍K（NP2K）共5种处理，研究偏施氮磷钾肥对土壤pH值、土壤有效态Cd含量、蔬菜产量、Cd含量及其积累量的影响。结果表明：与不施肥相比，在2种土壤Cd水平下，上述4种施肥处理均极显著（P<0.01）降低土壤pH值、提高蔬菜Cd含量及其积累量和富集系数；在Cd1水平下，施双倍N和双倍P处理蔬菜产量极显著（P<0.01）低于不施肥、单倍NPK和双倍K处理，幅度分别达到32.0%、25.6%、22.1%和30.8%、24.4%、20.8%。在Cd2水平下，施双倍N的蔬菜产量极显著（P<0.01）低于不施肥处理22.0%，显著（P<0.05）低于单倍NPK、双倍P和双倍K 16.1%、12.2%和14.5%；在5种处理下，Cd2水平的蔬菜产量均显著（P<0.05）或极显著（P<0.01）低于Cd1水平的。在Cd1水平下，4个施肥处理分别较不施肥处理极显著（P<0.01）增加了蔬菜体内Cd含量66.7%、74.5%、56.8%和72.5%，其中以双倍N处理蔬菜Cd含量最高，但4个施肥处理间差异不显著。在Cd2水平下，4个施肥处理分别较不施肥处理极显著（P<0.01）增加了蔬菜体内Cd含量72.8%、104.9%、88.9%和66.7%。4个施肥处理中以双倍N蔬菜Cd含量最高，极显著高于单倍NPK和双倍K处理18.6%和23.0%。Cd2水平中5种处理的蔬菜Cd含量均极显著（P<0.01）高于Cd1水平的。由此说明，土壤Cd污染水平和施肥水平均会显著影响蔬菜产量及其Cd含量，在Cd污染的土壤应慎重施用NPK肥，特别在高Cd污染土壤上，不能偏施N肥，否则不仅会降低蔬菜产量，还会加大蔬菜Cd污染风险。

土壤Cd污染；蔬菜；产量；Cd含量；NPK肥

食品安全事件的频繁发生，使农产品中重金属镉超标成为目前农业生产中关注热点之一。大量研究表明，我国土壤污染以重金属污染为主，其中镉污染问题突出，特别是在南方省区的部分地区尤为严重（潘永敏等，2014；宋伟等，2013；郭朝晖等，2008），本项目组在进行珠三角土壤及蔬菜重金属含量的调查与风险评估时发现，广东菜地土壤无论是以总体计还是以主要工业区周边菜地计，均以Cd污染最为严重，Cd超标的土壤样本数分别达到总样本数的44.5%和66.3%（王其枫，2012；胡霓红，2012）。韶关矿区菜地土壤中Cd含量显著高于其他地区，其含量范围在0.10～19.07 mg·kg-1之间，平均达2.58 mg·kg-1。Cd作为常见的对人体有较大危害的重金属，具有较强的活性和易于被植物吸收等特点（柴世伟等，2004），被列入重点防控的第一类监控对象。然而，目前缺乏经济高效的手段将Cd从土壤中彻底清除，故阻控Cd从土壤向农产品迁移成为降低农产品中Cd污染风险的重要途径。已有研究表明，施肥被认为是影响蔬菜吸收重金属的一个不可忽略的重要因子（张磊等，2006；Larsson和Asp，2013；熊礼明，1993）。但目前有关高Cd污染水平土壤上施肥对土壤pH值、蔬菜产量、蔬菜Cd含量的影响研究尚报道不多。为此，本研究以韶关Cd污染较严重的矿区土壤为对象，针对生产中较普遍的重施、偏施氮磷钾肥的现象，探讨氮磷钾及其偏施对蔬菜产量、Cd积累及土壤pH值、有效态Cd含量的影响，以期为蔬菜合理施肥以及安全生产提供理论依据和技术指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试土壤取自韶关矿区典型红壤Cd污染菜地耕层，pH值6.69，有机质23.75 g·kg-1，CEC 10.02 cmol·kg-1，速效氮 141.58 mg·kg-1，速效磷 120.62 mg·kg-1，速效钾 148.37 mg·kg-1，有效 Cd 0.78 mg·kg-1，全Cd 4.00 mg·kg-1，设不加和添加Cd 4.00 mg·kg-1两个土壤镉水平，即土壤全Cd水平4.00、8.00 mg·kg-1；以分析纯Cd(NO3)2·4H2O溶液的形式加入土壤，干湿交替2次，平衡一周。

供试蔬菜为蕹菜（Ipomoea aquatic），品种为玉帅竹叶青，由广东省农业科学院蔬菜研究所提供。

1.2 试验设计

试验在本单位盆栽场进行。共设5个处理：①不施肥（CK）；②单倍肥（NPK）；③双倍N(2NPK)：N以双倍施用，其它按单倍肥；④双倍P(N2PK）：P以双倍施用，其它按单倍肥；⑤双倍K(NP2K)：K以双倍施用，其它按单倍肥。按当地施肥习惯，设定单倍肥用量为：N以尿素形式施N 200 mg·kg-1土，P以KH2PO4的形式施P2O5150 mg·kg-1土，K在KH2PO4的基础上以KCl的形式补足到K2O 200 mg·kg-1土，并加入阿农溶液1 mL·kg-1土。上述营养元素均在装盆时拌土施入。试验用直径25 cm、高20 cm塑料盆，每盆装土3 kg，底部垫纱网防止漏土。每个处理5次重复，随机摆放。

蔬菜种子经1%NaClO消毒10 min后，用自来水冲洗数次，再用去离子水冲洗一次。浸泡过夜后于2013年9月25日播种，2013年11月16日收获。当蔬菜长至两片真叶时进行间苗，每盆剩余约 20株，一周后每盆定苗 10株。在蔬菜整个生育期内使用去离子水浇灌，防止污染，生长期间以称重法浇水，控制土壤水分。每天浇水一次，高温天气早晚各浇水一次。收获后取蔬菜可食部分及土壤进行相关分析。

1.3 测定方法

土壤全量Cd按照GB/T 17141-1997、蔬菜Cd含量按照GB/T 5009.15-2003采用湿消解法，土壤有效态Cd按照GB/T 23739-2009采用DTPA浸提法，然后上ICP（美国Thermo公司产iCAP6000）测定。

土壤pH值采用pH计测定（水土比为2.5∶1），有机质采用重铬酸钾外加热法，CEC采用醋酸铵法，全氮采用开氏法，碱解氮采用碱解扩散法，有效磷采用Olsen-NaHCO3浸提-钼蓝比色法，速效钾采用NH4OAc浸提-火焰光度法。

蔬菜 Cd的积累量(mg)=蔬菜质量(g)×蔬菜中Cd含量(mg·kg-1)×10-3；蔬菜Cd富集系数=蔬菜Cd含量(mg·kg-1)/土壤中Cd含量(mg·kg-1)。

1.4 数据处理

采用SPSS 19.0进行统计分析，用EXCEL进行标准差分析。采用单因素方差分析法（one-way ANOVA）和最小显著差异法（LSD）比较不同数据间的差异，表中数据为平均数±标准差。

2 结果与分析

2.1 土壤pH值

在2种土壤Cd水平下，施用氮磷钾肥均极显著降低土壤pH值（表1）。在土壤Cd 4.00 mg·kg-1水平下，在施氮磷钾处理中，施双倍N时土壤pH值最低，但只与双倍K处理差异达到显著水平；双倍K处理土壤pH值最高，但与双倍P和单倍NPK差异不显著。在土壤Cd 8.00 mg·kg-1水平下，在施氮磷钾处理中，依然是施双倍N时土壤pH值最低，且与其他处理差异均达到显著水平；双倍K处理土壤pH值仍然最高，且与双倍N、双倍P处理差异显著。在2种土壤Cd水平下，均以双倍N时土壤pH值最低，且土壤 Cd 8.00 mg·kg-1水平下更低（P<0.05）；在双倍施肥量处理中均以双倍K时土壤pH值最高，且土壤Cd 8.00 mg·kg-1水平下更高（P<0.05）。

表1 不同施肥处理对土壤pH值的影响Table 1 Effects of different fertilizer treatments on soil pH

由此说明，在2种土壤Cd水平下，施用氮磷钾肥均极显著降低土壤pH值，进一步提高氮、磷用量尤其是在高镉污染水平下（8.00 mg·kg-1）土壤pH值下降更低；但提高钾肥用量对土壤pH值没有明显影响。随着土壤镉污染水平提高，土壤pH值，因氮用量提高而显著降低，却因钾用量提高而显著增加。

2.2 蔬菜产量

在2种土壤Cd水平下，施用氮磷钾肥均明显降低蔬菜产量（表2）。在土壤Cd 4.00 mg·kg-1水平下，在施氮磷钾处理中，施双倍N和双倍P时蔬菜产量最低，二者的产量比较接近，二者与双倍K和单倍 NPK处理差异均达极显著水平，产量分别低22.1%、20.8%和25.6%、24.4%；单倍NPK处理产量最高，但与双倍 K处理差异不显著。在土壤Cd 8.00 mg·kg-1水平下，在施氮磷钾处理中，依然是施双倍N时蔬菜产量最低，且与其他处理差异均达到显著水平，比不施肥处理和单倍 NPK处理低22.0%和16.1%，比双倍P和双倍K处理低12.2%和14.5%；单倍NPK处理产量仍然最高，但与双倍N、双倍P处理差异不显著。在2种土壤Cd水平下，均以双倍N时蔬菜产量最低，在双倍施肥处理中均以双倍K时蔬菜产量最高，但均以土壤Cd 8.00 mg·kg-1水平下为更低（P<0.05）。

表2 不同施肥处理对蔬菜产量的影响Table 3 Effect of different fertilizer treatments on swamp cabbage fresh weight g/盆

由此说明，在2种土壤Cd水平下，施用氮磷钾肥均明显降低蔬菜产量，进一步提高氮、磷用量尤其是在高镉污染水平下（8.00 mg·kg-1）蔬菜产量更低；但提高钾肥用量对蔬菜产量没有明显影响。随着土壤镉污染水平提高，蔬菜产量，因氮用量提高而显著降低。

2.3 土壤有效态Cd含量

在2种土壤Cd水平下，施用氮磷钾肥均增加土壤有效Cd含量（表3）。在土壤Cd 4.00 mg·kg-1水平下，在施氮磷钾处理中，施双倍肥的均显著提高了土壤有效Cd含量，施双倍N和双倍P时土壤有效Cd含量最高，但与双倍K和单倍NPK处理差异均末达到显著水平；单倍NPK处理土壤有效Cd含量最低，但与双倍K差异不显著。在土壤Cd 8.00 mg·kg-1水平下，在施氮磷钾处理中，双倍P处理土壤有效Cd含量最高，但仅与单倍NPK处理差异达到显著水平；仍是单倍NPK处理土壤有效Cd含量最低，但与双倍N和双倍K差异不显著。在2种土壤Cd水平下，均以双倍P时土壤有效Cd含量最高，且土壤Cd 8.00 mg·kg-1水平下更高（P<0.01）；在双倍施肥量处理中均以双倍K时土壤有效Cd含量最低。

表3 不同施肥处理对土壤有效态Cd含量的影响Table 3 Effects of different fertilizer treatments on the available Cd content of soil mg·kg-1

由此说明，在2种土壤Cd水平下，施用氮磷钾肥均提高了土壤有效Cd含量，进一步提高氮、磷用量尤其是在低镉污染水平下（4.00 mg·kg-1）土壤有效Cd含量提高更显著；随着土壤镉污染水平提高，土壤有效Cd含量均极显著提高。

2.4 蔬菜Cd含量

在2种土壤Cd水平下，施用氮磷钾肥均极显著增加蔬菜Cd含量（表4）。4个施肥处理在土壤Cd 4.00 mg·kg-1水平下分别比不施肥处理增加蔬菜Cd含量 66.7%、74.5%、56.8%和 72.5%，在土壤Cd 8.00 mg·kg-1水平下增加蔬菜Cd含量72.8%、104.9%、88.9%和66.7%。在土壤Cd 4.00 mg·kg-1水平下，在施氮磷钾处理中，施双倍N时蔬菜Cd含量最高，双倍P含量最低，但他们均末与其它施肥处理达显著差异。在土壤Cd 8.00 mg·kg-1水平下，在施氮磷钾处理中，依然是施双倍N时蔬菜Cd含量最高，且与双倍K、单倍NPK处理差异达极显著水平；双倍K处理蔬菜Cd含量最低，但与双倍P、单倍NPK处理差异不显著。在2种土壤Cd水平下，均以双倍N时蔬菜Cd含量最高，且土壤Cd 8.00 mg·kg-1水平下更高（P<0.05）。

表4 不同施肥处理对蔬菜Cd含量的影响Table 4 Effects of different fertilizer treatments on the Cd contents of the swamp cabbage mg·kg-1

由此说明，在2种土壤Cd水平下，施用氮磷钾肥均极显著增加蔬菜Cd含量，进一步提高氮用量尤其是在高镉污染水平下（8.00 mg·kg-1）蔬菜Cd含量增加更多；提高磷肥用量在土壤 Cd 4.00 mg·kg-1水平时降低蔬菜Cd含量，而在土壤Cd 8.00 mg·kg-1水平下却增加蔬菜Cd含量；提高钾肥用量则正好相反，在土壤Cd 4.00 mg·kg-1水平时增加蔬菜Cd含量，而在土壤Cd 8.00 mg·kg-1水平却降低蔬菜Cd含量。

2.5 蔬菜Cd积累量

以盆为单位计算蔬菜Cd积累量（表5）。在2种土壤 Cd水平下，施用氮磷钾肥均增加蔬菜 Cd积累量。在土壤Cd 4.00 mg·kg-1水平下，在施氮磷钾处理中，单倍NPK蔬菜Cd积累量最高，但仅与双倍P处理差异达到显著水平；在施双倍肥料处理中，双倍K蔬菜Cd积累量最高，双倍P蔬菜Cd积累量最低，两者间差异达到显著水平；在土壤Cd 8.00 mg·kg-1水平下，在施氮磷钾处理中，却是双倍P蔬菜Cd积累量最高，双倍K蔬菜Cd积累量最低，各氮磷钾处理间的差异均不显著。

表5 不同施肥处理对蔬菜Cd积累量的影响Table 5 Effects of different fertilizer treatments on the Cd accumulation of the swamp cabbage mg/盆

由此说明，在2种土壤Cd水平下，施用氮磷钾肥均极显著蔬菜Cd积累量，进一步提高单个氮、磷、钾的用量，虽然提高蔬菜Cd含量，但却因为降低了蔬菜产量，故蔬菜Cd积累量反而可能有所降低。

2.6 蔬菜Cd富集系数

在2种土壤Cd水平下，施用氮磷钾肥均极显著增加了蔬菜对Cd的富集（表6）。在土壤Cd 4.00 mg·kg-1水平下，在施氮磷钾处理中，施双倍 N和双倍K处理蔬菜Cd富集系数最高，双倍P最低，但各施氮磷钾处理间均末达到显著水平。在土壤Cd 8.00 mg·kg-1水平下，在施氮磷钾处理中，施双倍N时蔬菜Cd富集系数仍然最高，但只与双倍K处理差异达到显著水平；双倍K处理蔬菜Cd富集系数最低，但与双倍P和单倍NPK差异不显著。在2种土壤Cd水平下，均以双倍N处理蔬菜Cd富集系数为最高，且土壤 Cd 4.00 mg·kg-1水平下较高（P<0.05）。

表6 不同施肥处理对蔬菜Cd富集系数的影响Table 6 Effects of different fertilizer treatments on the Cd absorption coefficients of the swamp cabbage

由此说明，在2种土壤Cd水平下，施用氮磷钾肥均极显著增加了蔬菜对 Cd的富集，进一步提高氮、磷和钾用量对蔬菜 Cd富集系数无显著影响。

3 讨论

一般认为施肥可以通过以下几种途径影响植物对土壤中重金属的吸收：（1）影响植物生长；（2）带入重金属离子；（3）影响土壤 pH；（4）提供能沉淀、络合重金属的基团；（5）带入竞争离子；（6）影响到根系和地上部的生理代谢过程或重金属在植物体内的运转等而间接影响重金属元素的吸收（熊礼明，1993）。

本试验施入的肥料为分析纯尿素、KH2PO4和KCl，因而不存在带入重金属离子的问题。在本试验中因肥料不同影响方面有些差异，对这3种肥料而言可能主要表现为对土壤 pH值进而影响土壤有效态Cd，同时影响蔬菜的生物量。而对KH2PO4和KCl肥料而言，其带入的离子可能还会对土壤Cd的活性和植物吸收Cd有一定的影响。现分述如下：

普遍认为pH是土壤所有参数中影响Cd形态和有效性的最重要因素（Mcbride，2002；Singh和Kristen，1998；高彬和王海燕，2003）。降低土壤pH会增加土壤对Cd的解吸，Cd的有效性增强，进而植物对Cd的吸收量上升（高彬和王海燕，2003；Eriksson，1989）。

对偏施氮肥而言，本试验所用尿素在刚施入土壤中以 CO(NH2)2分子形态存在，但在随后转换为NH4+-N 和 NO3--N 的过程中，分别出现了以HCO3-/CO32-、NO3-为陪伴阴离子和 NH4+、H+等为陪伴阳离子的过程。因此，当尿素施入土壤后，由于尿素水溶液pH 约为7.0～7.2，其土壤pH略高于对照。培养5 d时，尿素开始水解，转化成碳酸铵：CO(NH2)2+2H2O→(NH4)2CO3，碳酸铵进一步转化为碳酸氢铵和氢氧化铵：(NH4)2CO3+2H2O→NH4HCO3+ NH4OH（赵晶等，2010）。由于产生的碳酸铵、碳酸氢铵和氢氧化铵均为碱性物质，土壤pH快速上升。形成的NH4+-N在随后的培养过程中不断氧化成硝态氮并释放出 H+：NH4++2O2→NO3-+H2O+ 2H+。因此培养15 d后土壤pH不断下降。培养5～60 d，两个尿素处理对土壤可浸提Cd的影响与pH的变化完全一致，呈显著负相关。即浸提的Cd量随土壤pH升高/降低而降低/升高（杨锚等，2006）。尿素最终促进了植株对镉的吸收（赵晶等，2010）。在本试验中，偏施氮肥在2种土壤Cd水平下，土壤pH值均最低，致使其蔬菜Cd含量最高。造成这种现象的原因可能在于，酸提取态是植物最容易吸收的形态，Cd有不同其它重金属元素的一个重要特点，即土壤中的Cd主要以酸提取态为主，可占到土壤中Cd总量的57.42%，因此降低土壤pH值提高土壤酸度即可提高蔬菜Cd含量（王其枫等，2012；黄爽等，2012）。赵晶等（2010）结果表明，偏施氮肥（单施尿素，或施高量尿素）均会对小麦生长和产量产生不利影响，特别是高量偏施尿素其毒害作用可能严重抑制小麦幼苗和中期生长。本试验中偏施氮肥蔬菜产量低的原因可能是土壤Cd活性高、更可能是高尿素的毒害作用造成的。

对偏施磷而言，因为所施KH2PO4中含有2个H+，因此施入磷肥量越高，土壤pH值越低，在本试验中出现偏施磷肥土壤pH值高于偏施氮肥的但其土壤有效态Cd含量却高于偏施氮肥的现象，可能原因在于：虽然浸提的Cd含量（土壤有效态Cd）与土壤溶液pH呈负相关，但二者间不存在严格的定量比例关系（赵晶等，2009），由此可见，偏磷肥时土壤有效态Cd与土壤pH值的相关性不似偏施氮肥显著。另外，一些观点认为H2PO4-能抑制土壤中Cd的形态转化而提高了Cd的有效性（熊礼明，1993）。因此体现在本试验中则表现为施双倍P的土壤pH值在2种土壤Cd水平下均高于双倍N处理的，但其土壤有效Cd含量却高于双倍N处理。而在2种土壤Cd水平下双倍P处理蔬菜Cd却又低于双倍N处理，其原因可能是其生物量较大，因稀释效应而造成的。

偏施钾肥土壤pH值，在土壤Cd 8.00 mg·kg-1水平下仅略低于单倍NPK，在土壤Cd 4.00 mg·kg-1水平下还高于单倍NPK的，但其在2种土壤Cd水平下的土壤有效态Cd含量均高于单倍NPK的，一个重要的因素可能在于本试验所施钾肥KCl中带入的Cl-离子，由于CI-与Cd形成络合物使可溶态Cd增加（McLaughlin等，1998a，1998b），植物吸Cd量随之增加。

从对蔬菜产量、蔬菜Cd含量综合来看，都以双倍氮肥影响最大，其次为双倍P，而双倍K的影响较少。因此在Cd污染土壤中，要避免偏施特别是施高量尿素氮肥。

4 结论

在Cd污染土壤上按广东蔬菜生产习惯，分别施用单倍NPK肥及双倍N、P或K肥均极显著降低土壤pH值，增加土壤有效Cd含量，降低蔬菜产量，提高蔬菜中Cd含量，增加蔬菜对Cd的积累量和对土壤Cd的富积系数，增加蔬菜Cd污染的风险。在4种施肥处理中，以双倍N危害最大，其次为双倍P。且土壤Cd水平越高，偏施N或P的危害越大。因此，在蔬菜生产中要合理施肥，否则盲目施用特别是在高Cd污染土壤中偏施N、P肥不仅不能达到增产的目的，还会增加蔬菜 Cd污染风险。

ERIKSSON J E. 1989. The influence of pH, soil type and time on adsorbtion and uptake by plants of Cd added to the soil[J]. Water, Air and Soil Pollution, 48(3-4): 317-335.

LARSSON JÖNSSON E H, ASP H . 2013. Effects of pH and nitrogen on cadmium uptake in potato[J]. Biologia Plantarum, 57(4): 788-792.

MCBRIDE M B. 2002.Cadmium uptake by crops estimated from soil total Cd and pH[J]. Soil Science, 167(l): 62-67.

MCLAUGHLIN M J, ANDREW S J, SMART M K, et al. 1998. Effects of sulfate on cadmium uptake by Swiss chard: Ⅰ. Effects of complexation and calcium competition in nutrient solutions[J]. Plant and Soil, 202(2): 211-216.

MCLAUGHLIN M J, LAMBRECHTS R M, SMOLDERS E, et al. 1998. Effects of sulfate on cadmium up take by Swiss chard: Ⅱ. Effects due to sulfate addition to soil [J]. Plant and Soil, 202(2): 217-222

SINGH R B, KRISTEN M. 1998. Cadmium uptake by barley as affected by Cd sources and pH levels[J]. Geoderma, 84(1): 185-194.

柴世伟, 温琰茂, 韦献革, 等. 2004. 珠江三角洲主要城市郊区农业土壤的重金属含量特征[J]. 中山大学学报: 自然科学版, 43(4): 90-94.

高彬, 王海燕. 2003. 土壤pH对植物吸收镉、锌的影响试验[J]. 广西林业科学, 3: 54-55.

郭朝晖, 肖细元, 陈同斌, 等. 2008. 湘江中下游农田土壤和蔬菜的重金属污染[J]. 地理学报, 63(1): 3-11.

胡霓红. 2012. 广东省主要工业区周边菜地土壤重金属含量空间变异与污染评价[D]. 武汉: 华中农业大学: 23-31.

黄爽, 张仁铎, 张家应, 等. 2012.土壤理化性质对吸附重金属镉的影响[J]. 灌溉排水学报, 31(1): 19-22.

潘永敏, 廖启林, 华明, 等. 2014. 江苏南部典型地区耕作层土壤及农作物中重金属评价[J]. 物探与化探, 28(2): 318-324.

宋伟, 陈百明, 刘琳. 2013.中国耕地土壤重金属污染概况[J]. 水土保持研究, 20(2): 293-298.

王其枫, 王富华, 孙芳芳, 等. 2012. 广东韶关主要矿区周边农田土壤铅、镉的形态分布及生物有效性研究[J]. 农业环境科学学报, 31(6): 1097-1103.

王其枫. 2012. 广东省主要菜地土壤重金属形态研究[D]. 武汉: 华中农业大学: 28.

熊礼明. 1993. 施肥与植物的重金属吸收[J]. 农业环境保护, 2(5): 217-222.

杨锚, 王火焰, 周健民, 等. 2006. 不同水分条件下几种氮肥对水稻土中外源镉转化的动态影响[J]..农业环境科学学报, 25(5) : 1 202-1 207

张磊, 宋凤斌, 崔良. 2006. 化肥施用对土壤中重金属生物有效性的影响研究[J]. 中国生态农业学报, 14(4): 122-125.

赵晶, 冯文强, 秦鱼生, 等. 2010. 不同氮磷钾肥对土壤pH和镉有效性的影响[J]. 土壤学报, 47(15): 953-961.

赵晶, 冯文强, 秦鱼生, 等. 2009. 不同磷、钾肥对小麦产量及吸收镉的影响[J]. 西南农业学报, 22(3): 690-696.

赵晶, 冯文强, 秦鱼生, 等. 2010.不同氮肥对小麦生长和吸收镉的影响[J]. 应用与环境生物学报, 16(1): 058-062.

Effects of Partial NPK Fertilizer Application on the Yield and Cd Accumulation of Water Spinach in Cd Contaminated Soil

DU Yingqiong1,2,3, SHU Renzong1, WANG Fuhua1,2,3*, WEN Dian1,2, ZHAO Peihua1,2,3, XU Aiping1,2,3, LI Furong1,2,3
1. Public Monitoring Center for Agro-product of Guangdong Academy of Agricultural Sciences, Guangzhou 501640, China; 2. Laboratory of Quality & Safety Risk Assessment for Agro-product (Guangzhou), Ministry of Agriculture, P. R. China, Guangzhou 510640, China; 3. Key Laboratory of Testing and Evaluation for Agro-product Safety and Quality, Ministry of Agriculture, P. R. China, Guangzhou 510640, China

In order to study the effects of applying partial nitrogen, phosphate and potash fertilizers on the yield and cadmium (Cd) cumulative properties of water spinach, a pot experiment was conducted by examining the typical Cd contaminated soils in the vegetable fields around Shaoguan mining areas. Two Cd contaminated levels (Cd1, Cd2) and five fertilization treatments (CK, haploid NPK fertilizer, double N fertilizer, double P fertilizer and double K fertilizer treatment) were used in this experiment. The results showed that all types of fertilization treatments, other than the one without fertilizer, significantly lowered the pH values of soil and increased the Cd absorptive and accumulative capacities of vegetables under the two Cd levels. Unlike the sample without fertilizer, haploid NPK fertilizer treatment, the double K fertilizer treatments and the double N and P fertilizer treatments significantly reduced the vegetable yields under the Cd1 level (4.0 mg·kg-1). The relative decrease rates for the double N and P fertilizer were 32.0%, 25.6%, 22.1% and 30.8%, 24.4%, 20.8%, respectively. Under the Cd2 level (8.0 mg·kg-1), the vegetable yield with the double N fertilizer treatment decreased markedly compared to that of the no fertilizer by 22.0%, and was significantly lower than those of the other three treatments by 16.1%, 12.2% and 14.5%, respectively. In addition, all of the samples with the five fertilizer treatments under the Cd2 level showed lower vegetable yields than those under the Cd1 level. Under the Cd1 level, the Cd contents in vegetables with the four fertilizer treatments were significantly more than those without fertilizer-66.7%, 74.5%, 56.8% and 72.5%. The Cd content with the double N fertilizer treatment was the largest, but there was no significant difference between the four fertilizer treatments. Under the Cd2 level, the Cd contents in vegetables with the four fertilizer treatments were also significantly more than those without fertilizer by 72.8%, 104.9%, 88.9% and 66.7%. In particular for the double N fertilizer treatment, the Cd content was significantly more than those with the haploid NPK and double K fertilizer treatments by 18.6% and 23.0% respectively. Additionally, with the same fertilizer treatment, the Cd contents of vegetables under the Cd2 level were significantly higher than those under the Cd1 level. In summary, the results suggested that both the soil Cd pollution levels and fertilization levels clearly affect the vegetable yield and the Cd accumulative content. Therefore, one should be cautious when using the nitrogen, phosphate and potash fertilizers for the Cd contaminated soil. Especially in the highly Cd-contaminated soil, overuse of N fertilizer would not only reduce the vegetable yield, but also create more hidden problems relating to the Cd pollution risk of vegetables.

Cd contaminated soil; vegetable; yield; cadmium content; NPK fertilizer

10.16258/j.cnki.1674-5906.2015.03.022

S19

A

1674-5906（2015）03-0511-06

杜应琼，疏仁宗，王富华，文典，赵沛华，徐爱平，李富荣. 镉污染土壤上偏施氮磷钾肥对蕹菜产量及镉积累的影响[J]. 生态环境学报, 2015, 24(3): 511-516.

DU Yingqiong, SHU Renzong, WANG Fuhua, WEN Dian, ZHAO Peihua, XU Aiping, LI Furong. Effects of Partial NPK Fertilizer Application on the Yield and Cd Accumulation of Water Spinach in Cd Contaminated Soil [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2015, 24(3): 511-516.

广东省科技攻关项目（2011B030900012）；2012年广东省主体科研机构创新能力建设专项；广东省农业科学院院长基金项目（201418）

杜应琼（1965年生），研究员，女，硕士，主要从事土壤环境研究工作。E-mail: yqdu2008@163.com *通信作者：王富华（1962年生），男，研究员，博士生导师。E-mail: wfhwqs@163.com

2014-11-24